(57)【要約】本発明は、樹脂パッケージによりセンサが受ける応力を軽減し、応力によるセンサ特性の変動を抑制する力学量センサを提供する。力学量センサは、固定部と前記固定部の内側に位置する可撓部及び可動部とを有する半導体基板と、前記可撓部及び前記可動部を覆うキャップ部材と、を備え、前記固定部は、前記可撓部及び前記可動部を囲む内フレームと前記内フレームの周囲に位置する外フレームと、前記内フレームと前記外フレームを分離するスリットと、前記内フレームと前記外フレームを連結する連結部と、を有する。
2011162239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と前記固定部の内側に位置する可撓部及び可動部とを有する半導体基板と、
前記可撓部及び前記可動部を覆うキャップ部材と、を備え、
前記固定部は、前記可撓部及び前記可動部を囲む内フレームと前記内フレームの周囲に位置する外フレームと、前記内フレームと前記外フレームを分離するスリットと、前記内フレームと前記外フレームを連結する連結部と、を有することを特徴とする力学量センサ。
【請求項２】
前記可撓部、前記内フレーム及び外フレームが線対称の形状であることを特徴とする請求項１に記載の力学量センサ。
【請求項３】
前記可撓部、前記内フレーム及び外フレームが略方形であることを特徴とする請求項２に記載の力学量センサ。
【請求項４】
前記スリットは、前記連結部を除いて前記内フレームと前記外フレームを分離する少なくとも一部が開放する形状を有することを特徴とする請求項１記載の力学量センサ。
【請求項５】
前記スリットは、前記内フレームと前記外フレームとの間に複数の線状スリットを有することを特徴とする請求項１記載の力学量センサ。
【請求項６】
前記連結部の長さは、前記スリットの長さより短いことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の力学量センサ。
【請求項７】
前記連結部は、前記内フレームの一部と前記外フレームの一部とを一箇所で連結することを特徴とする請求項６に記載の力学量センサ。
【請求項８】
前記連結部は、前記可撓部と対向する位置で前記内フレームと前記外フレームを連結することを特徴とする請求項７に記載の力学量センサ。
【請求項９】
前記連結部は、前記可撓部と対向する位置から外れた位置で前記内フレームと前記外フレームを連結することを特徴とする請求項７に記載の力学量センサ。
【請求項１０】
前記可撓部は、応力緩和部を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の力学量センサ。
【請求項１１】
前記応力緩和部は少なくとも一つの環状体を含み、前記可撓部の長手方向に沿って線対称に配置されたことを特徴とする請求項１０に記載の力学量センサ。
【請求項１２】
前記半導体基板を載置する基板を更に備え、
前記半導体基板は、前記基板を電気的に接続するバンプを有することを特徴とする請求項１に記載の力学量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外力により可動する可動部を有する力学量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種電子機器の小型軽量化、多機能化や高機能化が進み、実装される電子部品に高密度化が要求されている。このような要求に応じて各種電子部品が半導体デバイスとして製造されるものが増加している。また、回路素子として製造される半導体デバイス以外に各種センサも半導体デバイスとして製造されて、小型軽量化が図られている。例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて小型で単純な構造を有する力学量センサが実用化されている。力学量センサとしては、例えば、加速度センサあるいは角速度センサがある。加速度センサあるいは角速度センサでは、半導体基板を用いて外力に応じて変位する可動部を有するセンサを形成し、この可動部の変位がピエゾ抵抗素子を利用して検出されるタイプの力学量センサ（いわゆるピエゾ抵抗型センサ）等が実用化されている。【０００３】
上記のような力学量センサでは、センサの可動部を安定して変位させるため、各種パッケージが利用されている。例えば、センサを形成した半導体基板をキャップ部材で覆い、キャップ部材を樹脂モールド等で封止する樹脂パッケージが利用されている。また、センサを形成した半導体基板をセラミック製のパッケージに収納して封止するセラミックパッケージが利用されている。【０００４】
しかし、樹脂パッケージを利用する場合、センサを形成した半導体基板と樹脂モールドの線膨張係数の差から、パッケージ工程においてセンサは応力を受けて、パッケージ後のセンサのオフセット電圧や感度などのセンサ特性が変動するという問題があった。パッケージ後のセンサは、パッケージ工程において受けた応力が残っており、センサの仕様範囲内で加えられる温度の変化によりセンサが受ける応力は変化する。加えられる温度が高温になると半導体基板の伸び量に比べて樹脂の伸び量は大きいためセンサが受ける応力は緩和するが、加えられる温度が低温になると半導体基板の縮む量に比べて樹脂の縮む量は大きいためセンサが受ける応力は増大する。なお、セラミックパッケージでは、半導体基板とセラミックの線膨張係数の差は少なく、セラミック自体の剛性も高いため、温度変化によるセンサが受ける応力の変化は少なく、センサ特性に対する影響も軽微である。但し、セラミックパッケージは、樹脂パッケージに比べてコストが高いため、力学量センサの製造コストを上昇させる。【０００５】
上記パッケージ工程においてセンサが受ける応力を緩和する構造として、例えば、特許文献１〜４に記載された加速度センサ、及び特許文献５に記載された慣性センサが提案されている。特許文献１の加速度センサでは、キャップ部材を含めてセンサを貫通するスリットを形成している。特許文献２の加速度センサでは、センサを形成した内フレームと内フレームの外周を囲む外フレームとを応力緩和梁により結合している。特許文献３の加速度センサでは、可動部となる錘部を揺動自在に支持する撓み部に折曲部を設けている。特許文献４の加速度センサでは、梁部の少なくとも一ヶ所以上に応力緩衝部を設けている。また、特許文献５の慣性センサでは、熱応力を軽減するスリットをダイアフラムの外周辺に設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３００９０４号公報
【特許文献２】特開２００５−３３７８７４号公報
【特許文献３】特開２０００−４６８６２号公報
【特許文献４】特開２００９−５３１８０号公報
【特許文献５】特開平１１−３３７５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜４に記載された加速度センサ、及び特許文献５に記載された慣性センサでは、以下のような問題がある。【０００８】
特許文献１の加速度センサは、キャップ部材を含めてセンサを貫通するスリットを形成しているため、応力を緩和する構造になっていない。また、特許文献１の加速度センサは、樹脂パッケージを用いることを考慮していない。すなわち、特許文献１の加速度センサは、樹脂パッケージを用いる場合、樹脂がスリット部分に入るため、樹脂パッケージ工程においてセンサが受ける応力を軽減することはできない。特許文献２の加速度センサは、内フレームと外フレームが応力緩和梁のみにより結合されているが、応力緩和梁の長さがセンサの一辺の長さより長いため、外力によるセンサの共振周波数を考慮すると、センサの共振周波数よりも十分に高い共振周波数の応力緩和梁を実現するためには、応力緩和梁の幅を広くする必要がある。応力緩和梁の幅を広くすると、配線レイアウトの自由度も低下させるため、センサ及び応力緩和梁を形成する半導体基板の面積を増大させることになり、小型化の要求に反する。特許文献３及び特許文献４の加速度センサ、特許文献５の慣性センサは、いずれもの構造も樹脂パッケージの応力を受けた場合にセンサ特性を維持することが困難であり、特に、樹脂パッケージの応力を受けた場合にＺ軸の温度特性の変化を低減することは困難である。【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、樹脂パッケージによりセンサが受ける応力を軽減し、応力によるセンサ特性の変動を抑制する力学量センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施の形態に係る力学量センサは、固定部と前記固定部の内側に位置する可撓部及び可動部とを含む半導体基板と、前記可撓部及び前記可動部を覆うキャップ部材と、を備え、前記固定部は、前記可撓部及び前記可動部を囲む内フレームと、前記内フレームの周囲に位置する外フレームと、前記内フレームと前記外フレームを分離するスリットと、前記内フレームと前記外フレームを連結する連結部と、を有することを特徴とする。この力学量センサによれば、パッケージ工程においてセンサが受ける応力を軽減し、応力によるセンサ特性の変動を抑制することができる。【００１１】
また、本発明の一実施の形態に係る力学量センサは、前記スリットは、前記連結部を除いて前記内フレームと前記外フレームを分離する少なくとも一部が開放する形状を有してもよい。この力学量センサによれば、樹脂パッケージ工程において印加される応力がセンサに及ぶ影響を軽減することができる。【００１２】
また、本発明の一実施の形態に係る力学量センサは、前記スリットは、前記内フレームと前記外フレームとの間に複数の線状スリットを有してもよい。この力学量センサによれば、樹脂パッケージ工程において印加される応力がセンサに及ぶ影響を軽減することができる。【００１３】
また、本発明の一実施の形態に係る力学量センサは、前記連結部の長さは、前記スリットの長さより短くすることが望ましい。この力学量センサによれば、樹脂パッケージ工程において印加される応力がセンサに及ぶ影響を更に軽減することができる。【００１４】
また、本発明の一実施の形態に係る力学量センサは、前記連結部は、前記内フレームの一部と前記外フレームの一部とを一箇所で連結してもよい。この力学量センサによれば、樹脂パッケージ工程において印加される応力がセンサに及ぶ影響を更に軽減することができる。【００１５】
また、本発明の一実施の形態に係る力学量センサは、前記連結部は、前記可撓部と対向する位置で前記内フレームと前記外フレームを連結してもよい。この力学量センサによれば、樹脂パッケージ工程において印加される応力がセンサに及ぶ影響を更に軽減することができる。【００１６】
また、本発明の一実施の形態に係る力学量センサは、前記連結部は、前記可撓部と対向する位置から外れた位置で前記内フレームと前記外フレームを連結してもよい。この力学量センサによれば、樹脂パッケージ工程において印加される応力がセンサに及ぶ影響を更に軽減することができる。【００１７】
また、本発明の一実施の形態に係る力学量センサは、前記可撓部は、応力緩和部を有してもよい。前記応力緩和部は、少なくとも一つの環状体で構成することができ、前記可撓部は、前記可撓部の長手方向に沿って線対称に配置することによって構成することができる。この力学量センサによれば、樹脂パッケージ工程において印加される応力がセンサに及ぶ影響を更に軽減することができる。【００１８】
また、本発明の一実施の形態に係る力学量センサは、前記半導体基板を載置する基板を更に備え、前記半導体基板は、前記基板を電気的に接続するバンプを有してもよい。この力学量センサによれば、樹脂パッケージ工程において印加される応力が基板に及ぶ影響を軽減することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、半導体基板に内フレームと外フレームに分離するスリットを設けることにより、樹脂パッケージによりセンサが受ける応力を軽減し、応力によるセンサ特性の変動を抑制する力学量センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る加速度センサの全体構成を示す平面図である。
【図２】（Ａ）は図１のＡ−Ａ線から見た加速度センサの断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の加速度センサに上部キャップ部材を接合した構成を示す断面図である。
【図３】図２（Ｂ）の加速度センサをモールド樹脂で封止した構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る加速度センサの全体構成を示す平面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る加速度センサの全体構成を示す断面図である。
【図６】本発明の実施例１に係る加速度センサに応力を印加する条件Ａを示す斜視図であり、（Ａ）は上部キャップ部材を接合した状態で応力を印加する条件Ａを示す斜視図、（Ｂ）は上部キャップ部材を外した状態で応力を印加する条件Ａを示す斜視図である。
【図７】実施例１に係る加速度センサに応力を印加する条件Ｂを示す斜視図であり、（Ａ）は上部キャップ部材を接合した状態で応力を印加する条件Ａを示す斜視図、（Ｂ）は上部キャップ部材を外した状態で応力を印加する条件Ａを示す斜視図である。
【図８】実施例１に係り、（Ａ）は加速度センサに条件Ａにより応力を印加した際のセンサの変形状態を示す平面図、（Ｂ）は加速度センサに条件Ｂにより応力を印加した際のセンサの変形状態を示す平面図である。
【図９】本発明の実施例２に係り、（Ａ）はタイプＡの構成の加速度センサに条件Ａにより応力を印加した際にセンサが受ける応力の状態を示す斜視図、（Ｂ）はタイプＢの構成の加速度センサに条件Ａにより応力を印加した際にセンサが受ける応力の状態を示す斜視図である。
【図１０】実施例２に係り、（Ａ）はタイプＣの構成の加速度センサに条件Ａにより応力を印加した際にセンサが受ける応力の状態を示す斜視図、（Ｂ）はタイプＤの構成の加速度センサに条件Ａにより応力を印加した際にセンサが受ける応力の状態を示す斜視図である。
【図１１】実施例２に係り、（Ａ）はタイプＥの構成の加速度センサに条件Ａにより応力を印加した際にセンサが受ける応力の状態を示す斜視図、（Ｂ）はタイプＦの構成の加速度センサに条件Ａにより応力を印加した際にセンサが受ける応力の状態を示す斜視図である。
【図１２】実施例２に係り、（Ａ）はタイプＧの構成の加速度センサに条件Ａにより応力を印加した際にセンサが受ける応力の状態を示す斜視図、（Ｂ）はタイプＨの構成の加速度センサに条件Ａにより応力を印加した際にセンサが受ける応力の状態を示す斜視図である。
【図１３】実施例２に係り、（Ａ）はタイプＡ〜Ｈの各構成に対して条件Ａの応力を印加した際にセンサのＸ軸方向の可撓部が受ける応力の大きさを測定した結果を示すグラフ、（Ｂ）は（Ａ）のグラフの応力の範囲のうち０［ＭＰａ］〜２［ＭＰａ］部分を拡大して示したグラフである。
【図１４】図１３（Ａ）及び（Ｂ）の測定結果を求めた表である。
【図１５】実施例２に係り、（Ａ）はタイプＡ〜Ｈの各構成に対して条件Ａの応力を印加した際にセンサのＹ軸方向の可撓部が受ける応力の大きさを測定した結果を示すグラフ、（Ｂ）は（Ａ）のグラフの応力の範囲のうち０［ＭＰａ］〜２［ＭＰａ］部分を拡大して示したグラフである。
【図１６】図１５（Ａ）及び（Ｂ）の測定結果を求めた表である。
【図１７】本発明の実施例３に係る加速度センサの構成を示す図であり、（Ａ）はタイプＡ１の概略構成を示す平面図、（Ｂ）はタイプＢ１の概略構成を示す平面図である。
【図１８】実施例３に係る加速度センサの構成を示す図であり、（Ａ）はタイプＣ１の概略構成を示す平面図、（Ｂ）はタイプＤ１の概略構成を示す平面図である。
【図１９】実施例３に係る加速度センサの構成を示す図であり、（Ａ）はタイプＥ１の概略構成を示す平面図、（Ｂ）はタイプＦ１の概略構成を示す平面図である。
【図２０】実施例３に係る加速度センサの構成を示す図であり、（Ａ）はタイプＧ１の概略構成を示す平面図、（Ｂ）はタイプＨ１の概略構成を示す平面図である。
【図２１】実施例３に係る加速度センサの構成を示す図であり、（Ａ）はタイプＩ１の概略構成を示す平面図、（Ｂ）はタイプＪ１の概略構成を示す平面図である。
【図２２】実施例３に係り、（Ａ）はタイプＡ１〜Ｊ１の各構成に対して条件Ａの応力を印加した際にセンサのＸ軸方向の可撓部が受ける応力の大きさを測定した結果を示すグラフ、（Ｂ）はタイプＡ１〜Ｊ１の各構成に対して条件Ａの応力を印加した際にセンサのＹ軸方向の可撓部が受ける応力の大きさを測定した結果を示すグラフである。
【図２３】実施例３に係り、（Ａ）は図２２（Ａ）のグラフの応力の範囲のうち０［ＭＰａ］〜３０［ＭＰａ］部分を拡大して示したグラフ、（Ｂ）は図２２（Ｂ）のグラフの応力の範囲のうち０［ＭＰａ］〜３０［ＭＰａ］部分を拡大して示したグラフである。
【図２４】実施例３に係り、（Ａ）は図２２（Ａ）のグラフの応力の範囲のうち０［ＭＰａ］〜３［ＭＰａ］部分を拡大して示したグラフ、（Ｂ）は図２２（Ｂ）のグラフの応力の範囲のうち０［ＭＰａ］〜３［ＭＰａ］部分を拡大して示したグラフである。
【図２５】実施例３に係り、（Ａ）はタイプＡ１〜Ｇ１の各構成に対して条件Ｂの応力を印加した際にセンサのＸ軸方向の可撓部が受ける応力の大きさを測定した結果を示すグラフ、（Ｂ）はタイプＡ１〜Ｇ１の各構成に対して条件Ｂの応力を印加した際にセンサのＹ軸方向の可撓部が受ける応力の大きさを測定した結果を示すグラフである。
【図２６】実施例３に係り、（Ａ）及び（Ｂ）はスリット及び応力緩和部を設けない場合、スリットのみを設けた場合、応力緩和部のみを設けた場合、スリット及び応力緩和部を設けた場合の各構成の加速度センサに対して条件Ａの応力を印加した場合のＸ軸方向及びＹ軸方向の可撓部が受ける応力を測定した結果を示すグラフである。
【図２７】実施例３に係り、（Ａ）及び（Ｂ）はスリット及び応力緩和部を設けない場合、スリットのみを設けた場合、応力緩和部のみを設けた場合、スリット及び応力緩和部を設けた場合の各構成の加速度センサに対して条件Ｂの応力を印加した場合のＸ軸方向及びＹ軸方向の可撓部が受ける応力を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２１】
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００，１０００，１１００，１２００，１３００…加速度センサ、１０１，４０１，５０１，６０１，７０１，８０１，９０１，１００１，１１０１，１２０１，１３０１…半導体基板、１１１〜１１４，２０１〜２０４，４０５〜４０８，５０５〜５０８，６０５〜６０８，７０５〜７０８，８０５〜８０８，９０５〜９０８，１００５〜１００８，１１０５〜１１０８，１２０５〜１２０８，１３０５〜１３０８…可撓部、２１１〜２１４，４１１〜４１４，５１１〜５１４，６１１〜６１５，７１１〜７１４，８１１〜８１４，９１１〜９１４，１０１１〜１０１４，１１１１〜１１１４，１２１１〜１２１４，１３１１〜１３１４…応力緩和部、１０２，５２１，６２１，７２１，８２１，９２１，１０２１，１１２１，１２２１，１３２１…内フレーム、１２１，５２２，６２２，７２２，８２２，９２２，１０２２，１１２２，１２２２，１３２２…外フレーム、１２３，６０４，７０４，８０４，９０４，１１０４，１２０４，１３０４…連結部、１５０…上部キャップ部材、１６０…基板、１７０…モールド樹脂、３０２…バンプ。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、以下の実施の形態は、便宜上、外周が略方形状である外フレーム、内フレーム及び錘部が用いて説明されるが、図示例に限定される訳では無い。すなわち、外フレーム、内フレーム及び錘部の形状は、線対称性を有すれば足り、正方形以外の正多角形、円形或いは楕円形状であっても良い。
【００２３】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態では、力学量センサとして加速度センサの例について図を参照して説明する。
【００２４】
＜加速度センサの構成＞
まず、第１の実施の形態に係る加速度センサの構成について図１〜図３を参照して説明する。
【００２５】
図１は加速度センサ１００の全体構成を示す平面図であり、図２（Ａ）及び（Ｂ）、図３は図１の加速度センサ１００のＡ−Ａ線から見た断面図である。図１において、半導体基板１０１は、固定部１１０と前記固定部１１０の内側に位置する可撓部１１１〜１１４及び可動部（可撓部１１１〜１１４及び錘部１１５〜１１８を含む）とを有する。更に詳細には、１１９は可動部を構成する錘部１１５〜１１８を接合する錘接合部であり、可撓部１１１〜１１４は錘接合部１１９を変位可能に支持し、固定部１１０は可撓部１１１〜１１４の外周部において可撓部１１１〜１１４を支持する。１２０はスリットであり、半導体基板１０１を貫通して形成される（図２参照）。スリット１２０は、固定部１１０を可撓部１１１〜１１４及び錘部１１５〜１１８を囲む内フレーム１０２と、内フレーム１０２の周囲に位置する外フレーム１２１とに分離する。外フレーム１２１の周囲には、後述する上キャップ部材を接合するための接合部１２２が形成されている。内フレーム１０２及び外フレーム１２１は連結部１２３により連結されている。スリット１２０は連結部１２３を除いて略Ｃ字形状に形成されている。連結部１２３は、可撓部１１３と対向する位置で内フレーム１０２の一部と外フレーム１２１の一部を一箇所で連結している。また、図１に示す連結部１２３の長さＬＲは、図１に示すスリット１２０の長さＬＳより短い。なお、図１において、ＬＡは固定部１１０と錘部１１５〜１１８の間の隙間の幅を示し、ＬＢは固定部１１０の幅を示し、ＬＣはスリット１２０の幅を示す。これらの幅ＬＡ及びＬＣは、後述する製造工程においてセンサ及びスリット１２０をエッチングにより形成する際に、エッチング条件を同一にしてエッチング工程を単純化するため、略同一の幅であることが望ましい。例えば、幅ＬＡ及びＬＣは、｜ＬＡ−ＬＣ｜が５０［μｍ］（好ましくは３０［μｍ］）以内であってもよい。また、図１に示す連結部１２３は、内フレーム１０２と外フレーム１２１を図中の右側部の一箇所で連結するように略Ｃ字形状（少なくとも一部が開放する形状）に形成した場合を示しているが、この形状に限定するものではなく、後述する実施例２及び実施例３において示すように形成位置及び長さＬＲを様々に変更してもよく、内フレーム１０２と外フレーム１２１を複数箇所で連結してもよい。すなわち、連結部１２３は、内フレーム１０２と外フレーム１２１を連結するものであり、その形状、大きさ、連結箇所等を限定するものではない。
【００２６】
可撓部１１１〜１１４上の４箇所には、可動部の変位をＸ（図１の横方向），Ｙ（図１の縦方向），Ｚ（図１の紙面に対する奥行き方向）の３軸方向で検出する１２個のピエゾ抵抗素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４が形成されている。本実施の形態では、ピエゾ抵抗素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４はＸ軸方向、ピエゾ抵抗素子Ｒｙ１〜Ｒｙ４はＹ軸方向、ピエゾ抵抗素子Ｒｚ１〜Ｒｚ４はＺ軸方向をそれぞれ検出するものとする。但し、これらピエゾ抵抗素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４に設定した各軸方向は限定するものではない。
【００２７】
これらピエゾ抵抗素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４は、複数の金属配線（図示せず）を用いてブリッジ回路を構成するように配線されている。本実施の形態１に係る加速度センサ１００は、外力に応じて錘部１１５〜１１８が変位する際に可撓部１１１〜１１４が変位し、その変位方向に応じて各可撓部１１１〜１１４に配置されたピエゾ抵抗素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化をブリッジ回路により検出して、加速度検出信号を出力するように構成されている。加速度検出信号は、半導体基板１０１の上面に形成された電極パッド１２５（図３参照）に接続されるボンディングワイヤ１２４（図３参照）を介して後述する基板１６０（図３参照）の貫通電極１６０ａ（図３参照）により外部に出力される。
【００２８】
次に、図１のＡ−Ａ線から見た加速度センサ１００の断面図を図２に示す。図２において、（Ａ）は図１のＡ−Ａ線から見た加速度センサ１００の断面図であり、（Ｂ）は同図（Ａ）の半導体基板１０１の上面に上部キャップ部材１５０を結合した状態を示す断面図である。図２（Ａ）及び（Ｂ）において、図１に示した各部構成と同一の構成には同一符号を付している。図２（Ａ）において、スリット１２０は、半導体基板１０１を貫通して形成されている。１４０は半導体基板１０１の下面側に接合される下部キャップ部材である。図２（Ｂ）において、１５０は上部キャップ部材である。上部キャップ部材１５０は、半導体基板１０１の上面の接合部１２２に接合される。上部キャップ部材１５０は、可撓部１１１〜１１４及び錘部１１５〜１１８と対向する面に凹部１５０ａが形成されており、可撓部１１１〜１１４及び錘部１１５〜１１８が変位する際に当たらないようにしている。また、上部キャップ部材１５０は、可撓部１１１〜１１４及び錘部１１５〜１１８が過剰に変位した場合、錘部１１５〜１１８が上部キャップ部材１５０に当たり、その変位を規制する役割も果たす。また、上部キャップ部材１５０は、可撓部１１１〜１１４及び錘部１１５〜１１８の上方を覆って封止することにより、加速度センサ１００の製造中に可動部（可撓部１１１〜１１４及び錘部１１５〜１１８を含む）に異物が付着することを防止し、センサ全体を覆うモールド樹脂が可動部の動きを妨げることを防止し、錘部１１５〜１１８の過剰変位により可撓部１１１〜１１４が破損することを防止するために設けられる。
【００２９】
図３は図１の加速度センサ１００のＡ−Ａ線から見た断面図である。図３において、図１に示した各部構成と同一の構成には同一符号を付している。図３において、１６０は複数の貫通電極１６０ａが形成された基板であり、１７０はモールド樹脂である。基板１６０は、下部キャップ部材１４０及び上部キャップ部材１５０を接合した半導体基板１０１を載置する。下部キャップ部材１４０は、基板１６０の上面に接着剤等により接着される。基板１６０の貫通電極１６０ａは、半導体基板１０１の上面に形成された電極パッド１２５とボンディングワイヤ１２４により電気的に接続される。このボンディングワイヤ１２４の接続後、半導体基板１０１及び下部キャップ部材１４０はモールド樹脂１７０により覆われて、樹脂パッケージ型の加速度センサ１００となる。
【００３０】
＜樹脂パッケージ工程における応力の影響を軽減する構成＞
上述したように、モールド樹脂１７０による樹脂パッケージ工程において、半導体基板１０１と樹脂モールド１７０の線膨張係数の差により固定部１１０、可撓部１１１〜１１４及び錘部１１５〜１１８は応力を受けて、樹脂パッケージ後のオフセット電圧や感度などのセンサ特性が変動する。本発明者は、樹脂パッケージ工程において応力の影響を軽減する構成要素として、図１に示したスリット１２０の形状と、内フレーム１０２と外フレーム１２１とを連結する連結部１２３の長さＬＲ（図１参照）が関係すること後述する実施例により見出した。この知見に基づいて、後述する実施例では、スリット１２０の形状と連結部１２３の長さＬＲを変更して加速度センサ１００に発生する応力を測定した。このため、第１の実施の形態に係る加速度センサ１００において応力の影響を軽減する構成の詳細については、後述する実施例において詳述する。
【００３１】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態では、力学量センサとして加速度センサの例について図を参照して説明する。第２の実施の形態の加速度センサは、センサの可撓部に応力緩和部を設けたことに特徴がある。
【００３２】
＜加速度センサの構成＞
まず、第２の実施の形態に係る加速度センサの構成について図４を参照して説明する。
【００３３】
図４は加速度センサ２００の全体構成を示す平面図である。なお、図４において上述の図１、図２（Ａ）及び（Ｂ）、図３に示した加速度センサ１００の各部構成と同一の構成部分には同一符号を付しており、その構成説明は省略する。また、第２の実施の形態に係る加速度センサ２００の断面構造は、図３に示した加速度センサ１００の断面構造と同様であるため、その図示及び構成説明は省略する。
【００３４】
図４において、１０１は半導体基板であり、１１９は可動部を構成する錘部１１５〜１１８を接合する錘接合部であり、２０１〜２０４は錘接合部１１９を変位可能に支持する可撓部である。可撓部２０１〜２０４は、上述した固定部１１０、可撓部１１１〜１１４及び錘部１１５〜１１８に対する応力の影響を緩和する応力緩和部２１１〜２１４を各々有する。応力緩和部２１１〜２１４は、樹脂パッケージ工程においてセンサに対する応力の影響を軽減するとともに、可撓部２０１〜２０４の左右の変形を対称にするために設けている。応力緩和部２１１〜２１４は、図４に示すようにドーナツ型の構造を各々３個有している。可撓部２０１〜２０４上の応力緩和部２１１〜２１４を除く８箇所には、可動部の変位をＸ（図４の横方向），Ｙ（図４の縦方向），Ｚ（図４の紙面に対する奥行き方向）の３軸方向で検出する１２個のピエゾ抵抗素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４が形成されている。
【００３５】
応力緩和部２１１〜２１４は、各可撓部２０１〜２０４の長手方向の略中央位置に配置することが望ましい。応力緩和部２１１〜２１４を各可撓部２０１〜２０４の略中央位置に配置することで、固定部１１０、可撓部１１１〜１１４及び錘部１１５〜１１８に対する応力の影響を効果的に抑えることができる。また、応力緩和部２１１〜２１４を各可撓部２０１〜２０４の略中央位置に配置することで、樹脂パッケージ工程において半導体基板１０１が受ける応力により可撓部２０１〜２０４が変形するとき、各可撓部２０１〜２０４の応力緩和部２１１〜２１４を挟んだ左右の変形が対称になる。このため、各可撓部２０１〜２０４に形成されたピエゾ抵抗素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４の応力による変化を一致させ易くなり、各ピエゾ抵抗素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４の抵抗値の変化も均一になる。なお、図４に示す応力緩和部２１１〜２１４は、各々３個のドーナツ型の構造を有する場合を示したが、その形状及び個数を限定するものではなく、ピエゾ抵抗素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４の応力による抵抗値の変化を均一にさせるものであれば良い。応力緩和部２１１〜２１４は、前記したようにドーナツ形状に限るものではなく、可撓部に発生する応力を緩和するように弾性変形する形状であれば良い。そのような形状として、回転対称性或いは鏡像対称性を有する形状、例えば、線対称に構成された環状体、ジグザグ形状或いは曲線形状を例示することができる。本発明において、応力緩和部は、線対称な形状を有する部材を少なくとも一つ用いて、線対称に構成されることが好ましい。
【００３６】
＜樹脂パッケージ工程における応力の影響を軽減する構成＞
加速度センサ２００は、上述した知見に基づいてスリット１２０及び連結部１２３を設け、更に、応力によるピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化を軽減するために応力緩和部２１１〜２１４を設けている。後述する実施例では、スリット１２０の形状と連結部１２３の長さＬＲを変更することに加えて、応力緩和部２１１〜２１４を組み合わせた場合に加速度センサ２００に発生する応力を測定した。このため、第２の実施の形態に係る加速度センサ２００において応力の影響を軽減する構成の詳細については、後述する実施例において詳述する。
【００３７】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態では、力学量センサとして加速度センサの例について図を参照して説明する。第３の実施の形態の加速度センサは、固定部１１０、可撓部１１１〜１１４及び錘部１１５〜１１８を基板１６０に対してフリップチップ実装する構成としたことに特徴がある。なお、第３の実施の形態に係るフリップチップ実装の構成は、上述の第１及び第２の実施の形態に示した加速度センサ１００及び２００に対しても適用可能である。このため、第３の実施の形態に係る加速度センサの構成は、平面図の図示を省略し、図５に示す断面図のみを示して説明する。センサと基板との電気接続のより好ましい一態様としてフリップチップ接続が挙げるが、センサと基板とをワイヤボンディングなどにより接続してもよい。したがって、センサと基板との電気的接続は種々の配線部材を用いて行うことが可能である。
【００３８】
図５は第３の実施の形態に係る加速度センサ３００の全体構成を示す断面図である。なお、図５において上述の図１、図２（Ａ）及び（Ｂ）、図３に示した加速度センサ１００の各部構成と同一の構成部分には同一符号を付しており、その構成説明は省略する。
【００３９】
図５において、加速度センサ３００は、図１、図２（Ａ）及び（Ｂ）、図３に示した固定部１１０、可撓部１１１〜１１４及び錘部１１５〜１１８の上面を下側とし、図１、図２（Ａ）及び（Ｂ）、図３に示した固定部１１０、可撓部１１１〜１１４及び錘部１１５〜１１８の下面を上側として配置している。図５において、３０１は電極パッドであり、３０２はバンプである。電極パッド３０１は、基板１６０の上面に形成されたバンプ３０２と電気的に接続される。基板１６０は、少なくとも上面に配線パターン（図示せず）が形成されており、配線パターンはバンプ３０２と電気的に接続されている。基板１６０は、例えば、配線基板や貫通電極基板を挙げることができる。加速度センサ３００は、センサを基板１６０上にフリップチップ実装することにより、半導体基板１０１上の電極パッド３０１と基板１６０上の配線パターン間の配線長をワイヤボンディングで電気的に接続する場合よりも短くなるため、信頼性の高い加速度センサを提供することができる。また、センサを基板１６０上にフリップチップ実装することにより、ワイヤボンディングで電気的に接続する場合に比べて、面方向の広がりを抑えることができ、加速度センサの小型化が可能になる。また、センサを基板１６０上にフリップチップ実装することにより、ウェハレベルで製造することができ、ワイヤボンディングを用いる製造に比べて製造工程を効率化できる。図５に示す加速度センサ３００では、下部キャップ部材を設けない構成例を示したが、必要に応じて下部キャップ部材を設けてもよい。
【００４０】
＜樹脂パッケージ工程における応力の影響を軽減する構成＞
加速度センサ３００は、上述した知見に基づいてスリット１２０及び連結部（図示せず）を設けている。また、加速度センサ３００は、更に、応力によるピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化を軽減するために応力緩和部２１１〜２１４を設けてもよい。後述する実施例では、スリット１２０の形状と連結部１２３の長さＬＲを変更することに加えて、応力緩和部２１１〜２１４を組み合わせた場合に加速度センサ３００に発生する応力を測定した。このため、第３の実施の形態に係る加速度センサ３００において応力の影響を軽減する構成の詳細については、後述する実施例において詳述する。
【００４１】
尚、以下の実施例において、便宜上、外周が略方形状である外フレーム、内フレーム及び錘部が用いて説明されるが、図示例に限定される訳では無い。すなわち、外フレーム、内フレーム及び錘部の形状は、線対称性を有すれば足り、正方形以外の正多角形、円形或いは楕円形状であっても良い。
【００４２】
（実施例１）
本発明に係る実施例では、上述した第１〜第３の実施の形態の加速度センサ１００、２００及び３００において応力の影響を軽減する構成であるスリット１２０の形状、連結部１２３の長さＬＲ、応力緩和部２１１〜２１４の組み合わせを変更した場合について、加速度センサに発生する応力を測定した。
【００４３】
＜センサに対する応力の印加条件＞
まず、加速度センサに応力が印加される条件について図６（Ａ）及び（Ｂ）、図７（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。図６（Ａ）及び（Ｂ）は加速度センサ２０００に印加される応力の印加状態を模式的に示す斜視図である。図６（Ａ）は上部キャップ部材１５０が接合された加速度センサに対して図中に示すＸ軸方向とＹ軸方向から３０［ＭＰａ］の応力が印加される状態を示し、図６（Ｂ）は上部キャップ部材１５０が外された加速度センサに対して図中に示すＸ軸方向とＹ軸方向から３０［ＭＰａ］の応力が印加される状態を示す。以下の説明では、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示す応力の印加状態を条件Ａと呼称する。なお、図６（Ａ）及び（Ｂ）において、加速度センサ２０００の応力による変形箇所は、各図中に示す色の変化を示すバーＭＳ（紫色→緑色→赤に順次変化）を基準にした色の変化で示されている。この場合、紫色→緑色→赤による色の変化に応じて、変形量が徐々に大きくなることを示している。
【００４４】
図７（Ａ）及び（Ｂ）は加速度センサ２０００に印加される応力の印加状態を模式的に示す斜視図である。図７（Ａ）は上部キャップ部材１５０が接合された加速度センサ２０００に対して図中に示すＺ方向から１０［ＭＰａ］の応力が印加される状態を示し、図７（Ｂ）は上部キャップ部材１５０が外された加速度センサ２０００に対して図中に示すＺ方向から１０［ＭＰａ］の応力が印加される状態を示す。以下の説明では、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示す応力の印加状態を条件Ｂと呼称する。なお、図７（Ａ）及び（Ｂ）において、センサ１３０の応力による変形箇所は、各図中に示す色の変化を示すバーＭＳ（紫色→緑色→赤に順次変化）を基準にした色の変化で示されている。この場合、紫色→緑色→赤による色の変化に応じて、変形量が徐々に大きくなることを示している。
【００４５】
＜応力印加時のセンサの変形＞
次に、上記条件Ａ及び条件Ｂの各応力印加時の加速度センサ２０００の変形状態を図８（Ａ）及び（Ｂ）に示す。図８（Ａ）は条件Ａによる応力印加時の加速度センサ２０００の変形状態を示す平面図であり、図８（Ｂ）は条件Ｂによる応力印加時の加速度センサ２０００の変形状態を示す平面図である。なお、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示す加速度センサ２０００では、スリット１２０、連結部１２３及び応力緩和部２１１〜２１４は設けられていない。図８（Ａ）に示すように条件Ａによる応力を印加した場合、加速度センサ２０００は主に可撓部を中心にして全体的に内側方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に凹状に変形する。図８（Ｂ）に示すように条件Ｂによる応力を印加した場合、加速度センサ２０００は主に可撓部を中心にして全体的に外側方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に凸状に変形する。これらの結果から、加速度センサ２０００は条件Ａ及び条件Ｂによる応力が印加された場合、可撓部を中心にして変形することが判明した。すなわち、樹脂パッケージ工程において印加される応力が可撓部に影響を軽減する構造として、上記第１及び第２の実施の形態に示したスリット１２０及び連結部１２３、又は、応力緩和部２１１〜２１４の構成が必要であることが判明した。
【００４６】
（実施例２）
次に、上記実施例１の結果に基づいて、加速度センサ２０００に対してスリット１２０、連結部１２３及び応力緩和部２１１〜２１４の各構成を組み合わせて、条件Ａ及の応力を印加して可撓部が受ける応力を測定した例について、以下に示す図９〜図１２を参照して説明する。図９〜図１２に示す加速度センサ２０００では、スリット１２０及び連結部１２３を設けた場合、更に応力緩和部２１１〜２１４を設けた場合、連結部１２３の位置と長さＬを変更した場合の各構成に対して条件Ａによる応力を印加して可撓部２０１〜２０４が受ける応力の大きさを測定した。
【００４７】
図９（Ａ）は加速度センサ２０００の周囲にスリット１２０及び連結部１２３を設けて、条件Ａの応力を印加した場合の加速度センサ２０００が受ける応力を測定した結果を示す斜視図である。この図９（Ａ）に示す加速度センサ２０００に設けられた連結部１２３の長さはＬ１（６６０［μｍ］）であり、加速度センサ２０００の図中の右辺部全体の長さと同等である。この図９（Ａ）に示す加速度センサ２０００の構成は「タイプＡ」と呼称する。図９（Ｂ）は加速度センサ２０００の周囲にスリット１２０及び連結部１２３を設け、更に可撓部２０１〜２０４に応力緩和部２１１〜２１４を設けて、条件Ａの応力を印加した場合の加速度センサ２０００が受ける応力の大きさを測定した結果を示す斜視図である。この図９（Ｂ）に示す加速度センサ２０００に設けられた連結部１２３の長さは図９（Ａ）と同様にＬ１である。この図９（Ｂ）に示す加速度センサ２０００の構成は「タイプＢ」と呼称する。図１１（Ａ）に示すタイプＡの加速度センサ２０００では、条件Ａによる応力の影響が可撓部に及んでいることが判明した。図９（Ｂ）に示すタイプＢの加速度センサ２０００では、タイプＡに比べて可撓部に及ぶ応力の影響が少ないことが判明した。
【００４８】
図１０（Ａ）に示す加速度センサ２０００では、タイプＡの構成に対して連結部１２３の長さを短くしてＬ２（２７０［μｍ］）とし、その位置を可撓部２０３と対向する位置から外れた右辺部の上部に形成したことが異なる。この図１０（Ａ）に示す加速度センサ２０００の構成は「タイプＣ」と呼称する。図１０（Ｂ）に示す加速度センサ２０００のでは、タイプＢに対してタイプＣと同様に連結部１２３の長さを短くしてＬ２とし、その位置を可撓部と対向する位置から外れた右辺部の上部に形成したことが異なる。この図１０（Ｂ）に示す加速度センサ２０００の構成は「タイプＤ」と呼称する。これらタイプＣ及びタイプＤの加速度センサ２０００は、共にタイプＡ及びＢの構成における応力の可撓部に対する影響に比べて、可撓部に対する応力の影響が少ないことが判明した。タイプＣ及びタイプＤの各構成では、タイプＡ及びタイプＢの構成に比べて、条件Ａによる応力が可撓部２０１〜２０４に与える影響が少ないことが判明した。
【００４９】
図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示す加速度センサ２０００では、タイプＡ及びタイプＢの構成に対して連結部１２３の長さを短くしてＬ３（３４０［μｍ］）とし、その位置を可撓部２０３と対向する右辺部の中央部に形成したことが異なる。但し、連結部１２３の長さＬ３は、タイプＣ及びタイプＤの連結部１２３の長さＬ２に比べて長い。これら図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示す加速度センサ２０００の各構成は「タイプＥ」及び「タイプＦ」と呼称する。これらタイプＥ及びタイプＦの加速度センサ２０００は、共にタイプＡ及びＢの構成における応力の可撓部に対する影響に比べて、可撓部に対する応力の影響が少ないことが判明した。但し、タイプＥ及びタイプＦの加速度センサ２０００の可撓部に対する応力の影響は、タイプＣ及びタイプＤの加速度センサ２０００の可撓部２０１〜２０４に対する応力の影響に比べて大きいことが判明した。
【００５０】
図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示す加速度センサ２０００では、タイプＥ及びタイプＦの構成に対して連結部１２３の長さを更に短くしてＬ４（１４０［μｍ］）とし、その位置を可撓部２０３と対向する右辺部の中央部に形成したことが異なる。但し、連結部１２３の長さＬ４は、タイプＡ〜Ｆの連結部１２３の長さＬ１〜Ｌ３に比べて最も短い。これら図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示す加速度センサ２０００の各構成は「タイプＧ」及び「タイプＨ」と呼称する。これらタイプＧ及びタイプＨの加速度センサ２０００は、共にタイプＡ〜Ｆによる応力の可撓部に対する影響に比べて、可撓部２０１〜２０４に対する応力の影響が少ないことが判明した。すなわち、タイプＧ及びタイプＨの加速度センサ２０００は、共に応力の可撓部に対する影響が最も少ないことが判明した。
【００５１】
次に、図９〜図１２に示したタイプＡ〜Ｈの各構成において条件Ａの応力を印加した際に加速度センサ２０００の可撓部が受ける応力を測定した結果について、図１３〜図１７を参照して説明する。
【００５２】
図１３（Ａ）及び（Ｂ）は、タイプＡ〜Ｈの各構成に対して条件Ａの応力を印加した際に加速度センサ２０００の可撓部が受ける応力の大きさを、Ｘ軸方向の可撓部の位置を示す可撓部端部間距離ＤＸをパラメータとして測定した結果を示すグラフである。可撓部端部間距離ＤＸは、図１及び図４に示すようにＸ軸方向に対向する可撓部１１１及び１１３が固定部１１０と接続された端部間の距離である。図１３（Ａ）及び（Ｂ）は、タイプＡ〜Ｈの各構成に対して条件Ａの応力を印加した際に加速度センサ２０００のＸ軸方向の可撓部１１１及び１１３の可撓部端部間距離ＤＸにおいて所定位置毎に発生する応力の分布をプロットしたグラフである。図１３（Ａ）は、横軸を可撓部端部間距離ＤＸ０［μｍ］〜７００［μｍ］の範囲とし、縦軸を応力０［ＭＰａ］〜７０［ＭＰａ］の範囲として、Ｘ軸方向の可撓部１１１及び１１３の可撓部端部間距離ＤＸにおいて所定位置毎に発生する応力を測定した結果をプロットしたグラフである。図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）のグラフの応力の範囲のうち０［ＭＰａ］〜２［ＭＰａ］部分を拡大して示したグラフである。なお、図１３（Ａ）及び（Ｂ）において、可撓部端部間距離ＤＸは、図１及び図４に示したＸ軸方向に対向する可撓部端部間距離ＤＸが７００［μｍ］である場合を示す。
【００５３】
図１３（Ａ）及び（Ｂ）において、条件Ａにより応力が印加された場合、Ｘ軸方向の可撓部が受ける応力の変化が大きい構成の順番は以下であることが判明した。
タイプＡ＞タイプＢ＞タイプＣ＞タイプＥ＞タイプＦ＞タイプＧ（タイプＨ）
スリット１２０及び連結部１２３を組み合わせたタイプＡ、Ｃ及びＥの可撓部が受ける応力の大きさに比べて、更に応力緩和部２１１〜２１４を組み合わせたタイプＢ、Ｄ及びＦの可撓部が受ける応力の大きさが小さいことが判明した。但し、連結部１２３の長さをＬ４と最も短くしたタイプＧ及びＨでは、スリット１２０及び連結部１２３による応力の低減効果が応力緩和部２１１〜２１４による応力の低減効果より大きいことが判明した。以上の測定結果により、樹脂パッケージ工程において加速度センサ２０００に印加される応力の影響を軽減するために最も効果的な構成は、スリット１２０と連結部１２３の組み合わせにおいて、連結部１２３の長さＬをＬ４として最も短くする構成であるパターンＧであることが判明した。この判定結果を図１４に示す。
【００５４】
図１５（Ａ）及び（Ｂ）は、タイプＡ〜Ｈの各構成に対して条件Ａの応力を印加した際に加速度センサ２０００のＹ軸方向の可撓部１１２及び１１４の可撓部端部間距離ＤＹにおいて所定位置毎に発生する応力の分布をプロットしたグラフである。可撓部端部間距離ＤＹは図１及び図４に示すようにＹ軸方向に対向する可撓部１１２及び１１４が固定部１１０と接続された端部間の距離である。図１５（Ａ）は、横軸を可撓部端部間距離０［μｍ］〜７００［μｍ］の範囲とし、縦軸を応力０［ＭＰａ］〜７０［ＭＰａ］の範囲として、測定した応力の結果をプロットしたグラフである。図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）のグラフの応力の範囲のうち０［ＭＰａ］〜２［ＭＰａ］部分を拡大して示したグラフである。なお、図１５（Ａ）及び（Ｂ）において、可撓部端部間距離ＤＹは、図１及び図４に示したＹ軸方向に対向する可撓部端部間ＤＹ距離が７００［μｍ］であることを示す。
【００５５】
図１５（Ａ）及び（Ｂ）において、条件Ａにより応力が印加された場合、Ｙ軸方向の可撓部が受ける応力の変化が大きい構成の順番は以下であることが判明した。
タイプＡ＞タイプＢ＞タイプＣ＞タイプＥ＞タイプＦ＞タイプＧ＞タイプＨ
スリット１２０及び連結部１２３の組み合わせたタイプＡ、Ｃ、Ｅ及びＧの可撓部が受ける応力の大きさに比べて、更に応力緩和部２１１〜２１４を組み合わせたタイプＢ、Ｄ、Ｆ及びＨの可撓部が受ける応力の大きさが小さいことが判明した。以上の測定結果により、樹脂パッケージ工程において加速度センサ２０００に印加される応力の影響を軽減するために最も効果的な構成は、スリット１２０、連結部１２３及び応力緩和部２１１〜２１４の組み合わせにおいて、連結部１２３の長さＬを最も短くする構成であるパターンＨであることが判明した。この判定結果を図１６に示す。
【００５６】
以上の図１３〜図１５に示した応力の測定結果により、樹脂パッケージ工程においてセンサの可撓部が受ける応力を軽減する効果が大きい構成は、センサの周囲に略全周にわたってスリットを設け、連結部の長さＬＲを強度が維持できる範囲でできるだけ短くすることであることが判明した。また、連結部の長さＬを短くできない場合は、応力緩和部を設けることが有効であることが判明した。なお、連結部の長さＬＲは、図１に示した複数のピエゾ抵抗素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４間を電気的に接続する複数の金属配線のレイアウトを制限しない程度であればよい。例えば、３軸方向の加速度を検出する加速度センサである場合には、連結部の長さＬＲは５０［μｍ］以上であれば金属配線のレイアウトの妨げにならない。
【００５７】
（実施例３）
次に、上記実施例１の結果に基づいて、加速度センサに対してスリット、連結部及び応力緩和部の各構成を組み合わせ、更にスリットの形状及び応力緩和部の形状及び個数を変更して、上記条件Ａ及び条件Ｂの応力を印加して可撓部が受ける応力を測定した例について、以下に示す図１７〜図２７を参照して説明する。図１７〜図２１に示す加速度センサ４００〜１３００では、スリット、連結部及び応力緩和部を設け、スリットの形状、連結部の位置と長さＬ、応力緩和部の形状及び個数を変更した場合の各構成に対して条件Ａ及び条件Ｂの応力を印加して可撓部が受ける応力の大きさを測定した。
【００５８】
＜加速度センサの構成＞
図１７（Ａ）は加速度センサ４００の概略構成を上面側から見た平面図である。図１７（Ａ）において加速度センサ４００は、半導体基板４０１に形成された可撓部４０５〜４０８に応力緩和部４１１〜４１４を設けている。可撓部４０５〜４０８は、各々一方の端部が固定部４０２に接続されている。この図１７（Ａ）に示す加速度センサ４００の構成は「タイプＡ１」と呼称する。図１７（Ｂ）は加速度センサ５００の概略構成を上面側から見た平面図である。図１７（Ｂ）において加速度センサ５００は、半導体基板５０１に形成された可撓部５０５〜５０８に応力緩和部５１１〜５１４を設けるとともに、スリット５０３を設けている。スリット５０３は半導体基板５０１を図中に示すＺ方向に貫通し、可撓部５０５〜５０８の周囲の３辺を囲むように設けられている。半導体基板６０１は、スリット５０３により可撓部５０５〜５０８を含む内フレーム５２１と、内フレーム５２１の周囲に位置する外フレーム５２２に分離される。この図１７（Ｂ）に示す加速度センサ５００の構成は「タイプＢ１」と呼称する。なお、図１７（Ａ）に示す応力緩和部４１１〜４１４の構成と、図１７（Ｂ）に示す応力緩和部５１１〜５１４の構成は同様である。
【００５９】
図１８（Ａ）は加速度センサ６００の概略構成を上面側から見た平面図である。図１８（Ａ）において加速度センサ６００は、半導体基板６０１に形成された可撓部６０５〜６０８に応力緩和部６１１〜６１４を設けるとともに、スリット６０３及び連結部６０４を設けている。この図１８（Ａ）に示す加速度センサ６００の構成は「タイプＣ１」と呼称する。スリット６０３は半導体基板６０１を図中に示すＺ方向に貫通し、可撓部６０５〜６０８の周囲の主に３辺を囲むように設けられている。スリット６０３は、図１８（Ａ）において丸で囲む部分にも設けられており、図１７（Ｂ）に示したスリット５０３とは形状が異なる。半導体基板６０１は、スリット６０３により可撓部６０５〜６０８を含む内フレーム６２１と、内フレーム６２１の周囲に位置する外フレーム６２２に分離される。内フレーム６２１と外フレーム６２２は、連結部６０４により連結されている。連結部６０４の長さはＬ１（６６０［μｍ］）である。
【００６０】
図１８（Ｂ）は加速度センサ７００の概略構成を上面側から見た平面図である。図１８（Ｂ）において加速度センサ７００は、半導体基板７０１に形成された可撓部７０５〜７０８に応力緩和部７１１〜７１４を設けるとともに、スリット７０３及び連結部７０４を設けている。この図１８（Ｂ）に示す加速度センサ７００の構成は「タイプＤ１」と呼称する。スリット７０３は半導体基板７０１を図中に示すＺ方向に貫通し、可撓部７０５〜７０８の周囲の３辺を囲むように設けられている。半導体基板７０１は、スリット７０３により可撓部７０５〜７０８を含む内フレーム７２１と、内フレーム７２１の周囲に位置する外フレーム７２２に分離される。内フレーム７２１と外フレーム７２２は、連結部７０４により連結されている。連結部７０４の長さはＬ１（６６０［μｍ］）である。なお、図１８（Ａ）に示す応力緩和部６１１〜６１４の構成と、図１８（Ｂ）に示す応力緩和部７１１〜７１４の構成は、ドーナツ型形状の大きさが異なる。図１８（Ａ）に示す応力緩和部６１１〜６１４の構成は、図１７（Ａ）及び（Ｂ）に示した応力緩和部４１１〜４１４及び５１１〜５１４の構成と同様である。応力緩和部７１１〜７１４のドーナツ型形状の大きさは、応力緩和部６１１〜６１４のドーナツ型形状の大きさに比べて小さい。
【００６１】
図１９（Ａ）は加速度センサ８００の概略構成を上面側から見た平面図である。図１９（Ａ）において加速度センサ８００は、半導体基板８０１に形成された可撓部８０５〜８０８に応力緩和部８１１〜８１４を設けるとともに、スリット８０３及び連結部８０４を設けている。この図１９（Ａ）に示す加速度センサ８００の構成は「タイプＥ１」と呼称する。スリット８０３及び連結部８０４の各形状は、図１８（Ａ）及び（Ｂ）に示したスリット６０３及び７０３、及び連結部６０４及び７０４と同様である。半導体基板８０１は、スリット８０３により可撓部８０５〜８０８を含む内フレーム８２１と、内フレーム８２１の周囲に位置する外フレーム８２２に分離される。また、応力緩和部８１１〜８１４は、図１８（Ｂ）に示した応力緩和部７１１〜７１４のドーナツ型形状と同様のものを一つ設けた構成としている。
【００６２】
図１９（Ｂ）は加速度センサ９００の概略構成を上面側から見た平面図である。図１９（Ｂ）において加速度センサ９００は、半導体基板９０１に形成された可撓部９０５〜９０８に応力緩和部９１１〜９１４を設けるとともに、スリット９０３及び連結部９０４を設けている。この図１９（Ｂ）に示す加速度センサ９００の構成は「タイプＦ１」と呼称する。スリット９０３及び連結部９０４の各形状は、図１８（Ａ）及び（Ｂ）に示したスリット６０３及び７０３、及び連結部６０４及び７０４と同様である。半導体基板９０１は、スリット９０３により可撓部９０５〜９０８を含む内フレーム９２１と、内フレーム９２１の周囲に位置する外フレーム９２２に分離される。また、応力緩和部９１１〜９１４の各ドーナツ形状の大きさは、図１７（Ａ）及び（Ｂ）に示した応力緩和部４１１〜４１４及び５１１〜５１４の各ドーナツ形状より小さく、図１９（Ａ）に示した応力緩和部８１１〜８１４の各ドーナツ形状よりも大きい。
【００６３】
図２０（Ａ）は加速度センサ１０００の概略構成を上面側から見た平面図である。図２０（Ａ）において加速度センサ１０００は、半導体基板１００１に形成された可撓部１００５〜１００８に応力緩和部１０１１〜１０１４を設けるとともに、スリット１００３を設けている。この図２０（Ａ）に示す加速度センサ１０００の構成は「タイプＧ１」と呼称する。スリット１００３は半導体基板１００１を図中に示すＺ方向に貫通し、可撓部１００５〜１００８の周囲の３辺を囲むように分離（図中に示す丸部分）して複数の線状スリットとして設けられている。この分離部分と図中の可撓部１００７に隣接する右辺部分は、内フレーム１０２１と外フレーム１０２２を３箇所で連結する連結部１００４となる。応力緩和部１０１１〜１０１４の形状は、図１９（Ｂ）に示した応力緩和部９１１〜９１４と同様である。
【００６４】
図２０（Ｂ）は加速度センサ１１００の概略構成を上面側から見た平面図である。図２０（Ｂ）において加速度センサ１１００は、半導体基板１１０１に形成された可撓部１１０５〜１１０８に応力緩和部１１１１〜１１１４を設けるとともに、スリット１１０３を設けている。この図２０（Ｂ）に示す加速度センサ１１００の構成は「タイプＨ１」と呼称する。スリット１１０３は半導体基板１１０１を図中に示すＺ方向に貫通し、可撓部１１０５〜１１０８の周囲の３辺を囲むように設けられている。半導体基板１１０１は、スリット１１０３により可撓部１１０５〜１１０８を含む内フレーム１１２１と、内フレーム１１２１の周囲に位置する外フレーム１１２２に分離される。内フレーム１１２１と外フレーム１１２２は、連結部１１０４により連結されている。連結部１１０４の長さはＬ２（２７０［μｍ］）である。連結部１１０４はセンサ１１０２の対向する辺の中央部より上部に設けられている。応力緩和部１１１１〜１１１４の形状は、図１９（Ｂ）に示した応力緩和部９１１〜９１４と同様である。
【００６５】
図２１（Ａ）は加速度センサ１２００の概略構成を上面側から見た平面図である。図２１（Ａ）において加速度センサ１２００は、半導体基板１２０１に形成された可撓部１２０５〜１２０８に応力緩和部１２１１〜１２１４を設けるとともに、スリット１２０３及び連結部１２０４を設けている。この図２１（Ａ）に示す加速度センサ１２００の構成は「タイプＩ１」と呼称する。スリット１２０３は半導体基板１２０１を図中に示すＺ方向に貫通し、可撓部１２０５〜１２０８の周囲の４辺を囲むように設けられている。半導体基板１２０１は、スリット１２０３により可撓部１２０５〜１２０８を含む内フレーム１２２１と、内フレーム１２２１の周囲に位置する外フレーム１２２２に分離される。内フレーム１２２１と外フレーム１２２２は、連結部１２０４により連結されている。連結部１２０４の長さはＬ３（３４０［μｍ］）である。この連結部１２０４の長さＬ３は、上述した連結部の長さＬ１より短く、上述した連結部の長さＬ２より長い。応力緩和部１２１１〜１２１４の形状は、図１９（Ｂ）に示した応力緩和部９１１〜９１４と同様である。
【００６６】
図２１（Ｂ）は加速度センサ１３００の概略構成を上面側から見た平面図である。図２１（Ｂ）において加速度センサ１３００は、半導体基板１３０１に形成された可撓部１３０５〜１３０８に応力緩和部１３１１〜１３１４を設けるとともに、スリット１３０３及び連結部１３０４を設けている。この図２１（Ｂ）に示す加速度センサ１３００の構成は「タイプＪ１」と呼称する。スリット１３０３は半導体基板１３０１を図中に示すＺ方向に貫通し、可撓部１３０５〜１３０８の周囲の４辺を囲むように設けられている。半導体基板１３０１は、スリット１３０３により可撓部１３０５〜１３０８を含む内フレーム１３２１と、内フレーム１３２１の周囲に位置する外フレーム１３２２に分離される。内フレーム１３２１と外フレーム１３２２は、連結部１３０４により連結されている。連結部１３０４の長さはＬ４（１４０［μｍ］）である。この連結部１３０４の長さＬ４は、上述した連結部の長さＬ１〜Ｌ３より短い。応力緩和部１３１１〜１３１４の形状は、図１９（Ｂ）に示した応力緩和部９１１〜９１４と同様である。
【００６７】
＜条件Ａによる応力の測定＞
次に、上記図１７〜図２１に示した加速度センサ４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００及び１３００の各構成タイプＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｅ１、Ｆ１、Ｇ１、Ｈ１、Ｉ１及びＪ１に対して、上記条件Ａにより応力を印加し、各構成タイプの可撓部が受ける応力の大きさを測定した結果について、図２２〜図２４を参照して説明する。
【００６８】
図２２（Ａ）及び（Ｂ）は、タイプＡ１〜Ｊ１の各構成に対して条件Ａの応力を印加した際に加速度センサ４００〜１３００の各可撓部に発生する応力の大きさを、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の可撓部の位置を示す可撓部端部間距離ＤＸ及びＤＹをパラメータとして測定した結果を示すグラフである。可撓部端部間距離ＤＸは、図１７（Ａ）に示す加速度センサ４００においてＸ軸方向に対向する可撓部４０５及び４０７が固定部４０２と接続された端部間の距離である。可撓部端部間距離ＤＹは、図１７（Ａ）に示す加速度センサ４００においてＹ軸方向に対向する可撓部４０６及び４０８が固定部４０２と接続された端部間の距離である。なお、可撓部端部間距離ＤＸ及び可撓部端部間距離ＤＹは、図１７（Ｂ）、及び図１８〜図２１に示す加速度センサ５００〜１３００においても同様である。図２２（Ａ）は、横軸を可撓部端部間距離ＤＸ０［μｍ］〜７００［μｍ］の範囲とし、縦軸を応力０［ＭＰａ］〜７０［ＭＰａ］の範囲として、Ｘ軸方向の可撓部の可撓部端部間距離ＤＸにおいて所定位置毎に発生する応力の分布をプロットしたグラフである。図２２（Ｂ）は、横軸を可撓部端部間距離ＤＹ０［μｍ］〜７００［μｍ］の範囲とし、縦軸を応力０［ＭＰａ］〜７０［ＭＰａ］の範囲として、Ｙ軸方向の可撓部の可撓部端部間距離ＤＹにおいて所定位置毎に発生する応力の分布をプロットしたグラフである。なお、図２２（Ａ）及び（Ｂ）において、可撓部端部間距離ＤＸ及びＤＹは、図１７〜図２１に示した可撓部４０５〜４０８、５０５〜５０８、６０５〜６０８、７０５〜７０８、８０５〜８０８、９０５〜９０８、１００５〜１００８、１１０５〜１１０８、１２０５〜１２０８、及び１３０５〜１３０８のうち、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対向する可撓部の端部間の距離が７００［μｍ］であることを示す。
【００６９】
図２３（Ａ）及び（Ｂ）は、図２２（Ａ）及び（Ｂ）の各グラフの応力の範囲のうち０［ＭＰａ］〜３０［ＭＰａ］部分を拡大して示したグラフである。なお、図２３（Ａ）及び（Ｂ）において、可撓部端部間距離ＤＸ及びＤＹは、図１７〜図２１に示した可撓部４０５〜４０８、５０５〜５０８、６０５〜６０８、７０５〜７０８、８０５〜８０８、９０５〜９０８、１００５〜１００８、１１０５〜１１０８、１２０５〜１２０８、及び１３０５〜１３０８のうち、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対向する可撓部の端部間の距離が７００［μｍ］であることを示す。図２４（Ａ）及び（Ｂ）は、図２２（Ａ）及び（Ｂ）の各グラフの応力の範囲のうち０［ＭＰａ］〜３［ＭＰａ］部分を拡大して示したグラフである。なお、図２４（Ａ）及び（Ｂ）において、可撓部端部間距離ＤＸ及びＤＹは、図１７〜図２１に示した可撓部４０５〜４０８、５０５〜５０８、６０５〜６０８、７０５〜７０８、８０５〜８０８、９０５〜９０８、１００５〜１００８、１１０５〜１１０８、１２０５〜１２０８、及び１３０５〜１３０８のうち、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対向する可撓部の端部間の距離が７００［μｍ］であることを示す。
【００７０】
図２２（Ａ）及び（Ｂ）、図２３（Ａ）及び（Ｂ）、及び図２４（Ａ）及び（Ｂ）において、条件Ａにより応力が印加された場合、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の可撓部が受ける応力の変化が大きい構成の順番は以下であることが判明した。
タイプＡ１＞タイプＧ１＞タイプＥ１（タイプＦ１）＞タイプＢ１＞タイプＣ１（タイプＤ１）＞タイプＩ１＞タイプＨ１＞タイプＪ１
応力緩和部１０１１〜１０１４及び分離したスリット１００３を組み合わせたタイプＧ１の可撓部が受ける応力の大きさに比べて、応力緩和部８１１〜８１４及び９１１〜９１４の構成に加えて可撓部８０３及び９０３をＣ字形状とし、連結部８０３及び９０３の長さをＬ１（６６０［μｍ］）としたタイプＥ１及びタイプＦ１の各可撓部が受ける応力の大きさは小さかった。この結果により、スリットは複数に分けて配置するよりも、１つの連続した形状とした方が可撓部に対する応力の軽減効果があることが判明した。また、タイプＥ１及びタイプＦ１において、応力緩和部の形状の違いによる可撓部に対する応力の軽減効果に大きな差は認められなかった。
【００７１】
タイプＥ１及びタイプＦ１の各可撓部が受ける応力の大きさに比べて、タイプＢ１の可撓部が受ける応力の大きさが小さいことが判明した。この結果によれば、タイプＢ１の応力緩和部５１１〜５１４のドーナツ型形状の大きさが、タイプＥ１及びタイプＦ１の応力緩和部８１１〜８１４及び９１１〜９１４のドーナツ型形状の大きさより大きいことが影響していることが判明した。すなわち、タイプＥ１及びタイプＦ１のスリット８０３及び９０３とタイプＢ１のスリット５０３の形状の違いよりも、応力緩和部の形状の違いにより可撓部が受ける応力の大きさが小さくなることが判明した。
【００７２】
さらに、タイプＢ１の可撓部が受ける応力の大きさに比べて、タイプＣ１及びタイプＤ１の可撓部が受ける応力の大きさが小さくなることが判明した。この結果によれば、タイプＢ１のスリット５０３とタイプＣ１及びタイプＤ１のスリット６０３及び７０３の形状の違いと、長さＬ１（６６０［μｍ］）の連結部６０４及び７０４を設けたことにより、可撓部が受ける応力の大きさが更に小さくなることが判明した。また、タイプＣ１の応力緩和部６１１〜６１４のドーナツ形状とタイプＤ１の応力緩和部７１１〜７１４のドーナツ形状の違いによる応力低減効果の差に大きな違いは認められなかった。
【００７３】
さらに、タイプＣ１及びタイプＤ１の可撓部が受ける応力の大きさに比べて、タイプＩ１の可撓部が受ける応力の大きさが小さくなることが判明した。この結果によれば、タイプＣ１及びタイプＤ１のスリット６０３及び７０３とタイプＩ１のスリット１２０３の形状の違いと、より短い長さＬ３（３４０［μｍ］）の連結部１２０４を設けたことにより、可撓部が受ける応力の大きさが更に小さくなることが判明した。この場合、タイプＣ１及びタイプＤ１の応力緩和部６１１〜６１４及び７１１〜７１４のドーナツ形状と、タイプＩ１の応力緩和部１２１１〜１２１４のドーナツ形状の違いによる応力低減効果の差に大きな違いは認められなかった。
【００７４】
さらに、タイプＩ１の可撓部が受ける応力の大きさに比べて、タイプＨ１の可撓部が受ける応力の大きさが小さくなることが判明した。この結果によれば、タイプＩ１のスリット１２０３とタイプＨ１のスリット１１０３の形状の違いと、より短い長さＬ２（２７０［μｍ］）の連結部１２０４を設けたことにより、可撓部が受ける応力の大きさが更に小さくなることが判明した。この場合、タイプＩ１の応力緩和部１２１１〜１２１４のドーナツ形状と、タイプＨ１の応力緩和部１１１１〜１１１４のドーナツ形状は同様であるため、応力低減効果の差に大きな違いは認められなかった。
【００７５】
さらに、タイプＨ１の可撓部が受ける応力の大きさに比べて、タイプＪ１の可撓部が受ける応力の大きさが小さくなることが判明した。この結果によれば、タイプＨ１のスリット１１０３とタイプＪ１のスリット１３０３の形状の違いと、より短い長さＬ４（１４０［μｍ］）の連結部１３０４を設けたことにより、可撓部が受ける応力の大きさが更に小さくなることが判明した。この場合、タイプＨ１の応力緩和部１１１１〜１１１４のドーナツ形状と、タイプＪ１の応力緩和部１３１１〜１３１４のドーナツ形状は同様であるため、応力低減効果の差に大きな違いは認められなかった。
【００７６】
以上のタイプＡ１〜Ｊ１の各可撓部に対する応力測定結果により、樹脂パッケージ工程においてセンサに印加される応力の影響を軽減するために最も効果的な構成は、スリットと連結部の組み合わせにおいて、連結部の長さＬを最も短くする構成であるパターンＪ１であることが判明した。
【００７７】
＜条件Ｂによる応力の測定＞
次に、上記図１７〜図２０（Ａ）に示した加速度センサ４００、５００、６００、７００、８００、９００及び１０００の各構成タイプＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｅ１、Ｆ１及びＧ１に対して、上記条件Ｂにより応力を印加し、各構成タイプの可撓部が受ける応力の大きさを測定した結果について、図２５を参照して説明する。
【００７８】
図２５（Ａ）及び（Ｂ）は、タイプＡ１〜Ｇ１の各構成に対して条件Ｂの応力を印加した際に加速度センサ４００〜１０００の各可撓部に発生する応力の大きさを、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の可撓部の位置を示す可撓部端部間距離ＤＸ及びＤＹをパラメータとして測定した結果を示すグラフである。図２５（Ａ）は、横軸を可撓部端部間距離ＤＸ０［μｍ］〜７００［μｍ］の範囲とし、縦軸を応力０［ＭＰａ］〜１５［ＭＰａ］の範囲として、Ｘ軸方向の可撓部に発生する応力を測定した結果をプロットしたグラフである。図２５（Ｂ）は、横軸を可撓部端部間距離ＤＹ０［μｍ］〜７００［μｍ］の範囲とし、縦軸を応力０［ＭＰａ］〜１５［ＭＰａ］の範囲として、Ｙ軸方向の可撓部に発生する応力を測定した結果をプロットしたグラフである。なお、図２５（Ａ）及び（Ｂ）において、可撓部端部間距離ＤＸ及びＤＹは、図１７〜図２０（Ａ）に示した可撓部４０５〜４０８、５０５〜５０８、６０５〜６０８、７０５〜７０８、８０５〜８０８、９０５〜９０８、及び１００５〜１００８のうち、対向する可撓部の端部間の距離が７００［μｍ］であることを示す。
【００７９】
図２５（Ａ）において、条件Ｂにより応力が印加された場合、Ｘ軸方向の可撓部が受ける応力の変化が大きい構成の順番は以下であることが判明した。
タイプＡ１＞タイプＧ１＞タイプＥ１（タイプＦ１）＞タイプＢ１＞タイプＣ１（タイプＤ１）
この結果は、図２２〜図２４において示した応力測定結果により判明した構成の順番と同様の結果である。タイプＧ１、タイプＥ１、タイプＦ１及びタイプＢ１の各構成と、タイプＣ１及びタイプＤ１の各構成が異なる主な点は、スリット６０３及び７０３の形状の違いと、長さＬ１（６６０［μｍ］）の連結部６０４及び７０４を設けたことであり、この構成により、Ｚ方向から可撓部が受ける応力の大きさが小さくなることが判明した。この場合、応力緩和部の構成の違いによるＺ方向の応力を軽減する効果の差は、スリットの形状の違いによるＺ方向の応力を軽減する効果の差より大きくはなかった。
【００８０】
図２５（Ｂ）において、条件Ｂにより応力が印加された場合、Ｙ軸方向の可撓部が受ける応力の変化が大きい構成の順番は以下であることが判明した。
タイプＡ１＞タイプＧ１＞タイプＦ１＞タイプＥ１＞タイプＢ１＞タイプＣ１（タイプＤ１）
この結果は、図２２〜図２４において示した応力測定結果により判明した構成の順番とは異なる結果である。スリット１００３を分離したタイプＧ１に比べて、スリット５０３、６０３、７０３、８０３及び９０３を連続する形状としたタイプＢ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｅ１及びＦ１の方がＺ方向から可撓部が受ける応力の影響は小さくなることが判明した。さらに、タイプＥ１及びＦ１に比べて、応力緩和部５１１〜５１４のドーナツ形状を大きくした方がＺ方向から可撓部が受ける応力の影響は更に小さくなることが判明した。さらに、スリット５０３をセンサ５００の周囲の３辺のみに設けたタイプＢ１に比べて、長さＬ１（６６０［μｍ］）の連結部６０４及び７０４を設けたタイプＣ１及びタイプＤ１の方がＺ方向から可撓部が受ける応力の影響は更に小さくなることが判明した。但し、タイプＣ１の応力緩和部６１１〜６１４のドーナツ形状と、タイプＤ１の応力緩和部７１１〜７１４のドーナツ形状との違いによるＺ方向の応力低減効果の差に大きな違いは認められなかった。
【００８１】
＜スリット及び応力緩和部の組み合わせによる応力の測定＞
次に、加速度センサにおいて、スリット及び応力緩和部を設けない場合、スリットのみを設けた場合、応力緩和部のみを設けた場合、スリット及び応力緩和部を設けた場合の各構成に対して、上記条件Ａ及び条件Ｂの応力を印加して、可撓部が受ける応力を測定した結果について、図２６及び図２７を参照して説明する。
【００８２】
図２６（Ａ）及び（Ｂ）は、スリット及び応力緩和部を設けない場合、スリットのみを設けた場合、応力緩和部のみを設けた場合、スリット及び応力緩和部を設けた場合の各構成の加速度センサに対して、上記条件Ａの応力を印加した場合、各加速度センサのＸ軸方向及びＹ軸方向の可撓部に発生する応力を測定した結果を示すグラフである。図２６（Ａ）は、横軸を可撓部端部間距離ＤＸ０［μｍ］〜７００［μｍ］の範囲とし、縦軸を応力０［ＭＰａ］〜７００［ＭＰａ］の範囲として、Ｘ軸方向の可撓部が受ける応力を測定した結果をプロットしたグラフである。図２６（Ｂ）は、横軸を可撓部端部間距離ＤＹ０［μｍ］〜７００［μｍ］の範囲とし、縦軸を応力０［ＭＰａ］〜７００［ＭＰａ］の範囲として、Ｙ軸方向の可撓部に発生する応力を測定した結果をプロットしたグラフである。なお、図２６（Ａ）及び（Ｂ）において、可撓部端部間距離ＤＸ及びＤＹは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に各々対向する可撓部の端部間の各距離が７００［μｍ］であることを示す。
【００８３】
図２６（Ａ）に示すＸ軸方向の応力の測定結果では、スリット及び応力緩和部を設けていない加速度センサのＸ軸方向の可撓部が受ける応力が最も大きく、次いで、応力緩和部のみを設けた加速度センサ、スリットのみを設けた加速度センサ、スリット及び応力緩和部を設けた加速度センサの順にＸ軸方向の可撓部が受ける応力が小さくなることが判明した。
【００８４】
図２６（Ｂ）に示すＹ軸方向の応力の測定結果では、スリット及び応力緩和部を設けていない加速度センサのＹ軸方向の可撓部が受ける応力が最も大きく、次いで、応力緩和部のみを設けた加速度センサ、スリットのみを設けた加速度センサ、スリット及び応力緩和部を設けた加速度センサの順にＹ軸方向の可撓部が受ける応力が小さくなることが判明した。
【００８５】
図２７（Ａ）及び（Ｂ）は、スリット及び応力緩和部を設けない場合、スリットのみを設けた場合、応力緩和部のみを設けた場合、スリット及び応力緩和部を設けた場合の各構成の加速度センサに対して、上記条件Ｂの応力を印加した場合、各加速度センサのＸ軸方向及びＹ軸方向の可撓部に発生する応力を測定した結果を示すグラフである。図２７（Ａ）は、横軸を可撓部端部間距離ＤＸ０［μｍ］〜７００［μｍ］の範囲とし、縦軸を応力０［ＭＰａ］〜２００［ＭＰａ］の範囲として、Ｘ軸方向の可撓部に発生する応力を測定した結果をプロットしたグラフである。図２７（Ｂ）は、横軸を可撓部端部間距離ＤＹ０［μｍ］〜７００［μｍ］の範囲とし、縦軸を応力０［ＭＰａ］〜２００［ＭＰａ］の範囲として、Ｙ軸方向の可撓部に発生する応力を測定した結果をプロットしたグラフである。なお、図２７（Ａ）及び（Ｂ）において、可撓部端部間距離ＤＸ及びＤＹは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に各々対向する可撓部の端部間の各距離が７００［μｍ］であることを示す。
【００８６】
図２７（Ａ）に示すＸ軸方向の応力の測定結果では、スリット及び応力緩和部を設けていない加速度センサのＸ軸方向の可撓部が受ける応力が最も大きく、次いで、応力緩和部のみを設けた加速度センサ、スリットのみを設けた加速度センサ、スリット及び応力緩和部を設けた加速度センサの順にＸ軸方向の可撓部が受ける応力が小さくなることが判明した。
【００８７】
図２７（Ｂ）に示すＹ軸方向の応力の測定結果では、スリット及び応力緩和部を設けていない加速度センサのＹ軸方向の可撓部が受ける応力が最も大きく、次いで、応力緩和部のみを設けた加速度センサ、スリットのみを設けた加速度センサ、スリット及び応力緩和部を設けた加速度センサの順にＹ軸方向の可撓部が受ける応力が小さくなることが判明した。
【００８８】
以上のように、加速度センサにおいて、半導体基板に内フレームと外フレームに分離するスリットと、内フレームと外フレームを連結する連結部を設けることにより、樹脂パッケージ工程においてセンサが受ける応力を軽減し、応力によるセンサ特性の変動を抑制する力学量センサを提供することができる。さらに、可撓部に応力緩和部を設けることにより、樹脂パッケージ工程においてセンサが受ける応力を更に軽減することができる。また、スリットは内フレームの周囲のうち少なくとも３辺を囲むように連続して形成し、連結部の長さＬはスリットの長さより短く形成し、連結部は内フレームの一部と外フレームの一部を一箇所で連結することにより、樹脂パッケージによりセンサが受ける応力を更に軽減することができる。さらに、第３の実施の形態に示した加速度センサ３００において、樹脂パッケージ工程において印加される応力が基板１６０に及ぶ影響を軽減することができる。
【００８９】
なお、上述の実施の形態では、本発明に係る力学量センサを加速度センサに適用した例を示したが、静電容量型、圧電型等の力学量センサに対しても適用可能である。また、本発明に係る力学量センサに用いられる錘部の変位検出手段は、可撓部に配置した応力を電気信号に変換する応力変換素子を含み、そのような力学量センサとしてピエゾ抵抗型、圧電素子型が挙げられる。また、ピエゾ抵抗型及び圧電素子型以外の変位検出手段として、錘部に形成した電極（可動電極）と、この可動電極に対向する位置に配置された電極（固定電極）により変位検出手段を構成した静電容量型があり、本発明に係る力学量センサではいずれの変位検出手段を用いてもよい。
【００９０】
本発明に係る力学量センサはチップ単体としても流通するが、ＩＣなどの能動素子を搭載したパッケージ基板や回路基板と組み合わせた電子部品としても流通する。この電子部品は、ゲーム機やモバイル端末機（例えば、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ）等に実装され、様々な用途で利用される。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図１４】
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【図１６】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【国際調査報告】
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